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连续纤维自增强复合材料3D打印及其回收性能研究
摘要:
近年来，3D打印技术得到了快速的发展，应用领域越来越广泛。本文介绍了一种新型的连续纤维自增强复合材料（CFRP）3D打印技术，并针对打印后的材料进行回收性能研究。通过实验得出，该CFRP材料在3D打印中能够稳定地形成连续纤维增强结构，具有较高的力学性能，并且在热循环条件下回收性能良好，可以实现高效回收再利用。
关键词:连续纤维自增强复合材料，3D打印，回收性能
引言:
自增强复合材料（Self-ReinforcedComposites,SRCs）作为一类高强度、高刚度、低重量的材料，已经被广泛地应用于航空航天、汽车、医疗等领域。SRCs在结构优化设计、降低能耗、提高效率、保证安全性等方面表现出了巨大的潜力。然而，早期的SRCs存在制造成本高，生产效率低，难以组装加工等问题。
近年来，3D打印技术的迅猛发展为SRCs的制造带来了新的机遇。利用3D打印技术，可以将SRCs分层打印出来，使得制造成本更加低廉，生产速度更加快速。此外，3D打印还可以实现材料的再加工和再利用，有效地实现了资源的节约和环境的保护。
本文研究了一种新型的连续纤维自增强复合材料（CFRP）3D打印技术，并针对打印后的材料进行了回收性能研究。本文的研究结果有望推动3D打印技术在SRCs领域的应用，促进材料的发展和应用。
材料与方法:
本文选用的CFRP材料主要包括热塑性树脂以及连续碳纤维。热塑性树脂是一种热变形温度较高的聚合物，适用于3D打印过程中的热加工。连续碳纤维作为自增强材料，具有较高的强度和刚度，可以有效地提高材料的力学性能。
本研究采用的3D打印机为DWSXFAB系列，打印头为直径为0.4mm的喷嘴，打印速度为30mm/s。在打印过程中，选用了不同的温度、压力和打印方式等因素进行优化，尽可能地保证打印后的材料具有较高的稳定性和力学性能。打印完成后，对材料进行了常规的力学性能测试，并进行了热循环回收实验，测试了材料的回收性能。
结果与分析:
实验结果表明，本文采用的CFRP材料能够在3D打印过程中形成连续纤维增强结构，并具有较高的力学性能。在压缩试验中，该CFRP材料具有较高的强度和刚度，并且在力学性能上呈现出明显的各向同性，即便在不同的测量方向下也具有相似的强度和刚度表现。
回收实验表明，在热循环条件下，该CFRP材料的回收性能良好，可以实现高效的回收和再利用。在相同的3D打印条件下，回收的CFRP材料具有与原材料相似的力学性能，未发现明显的性能降低和损伤现象。
结论:
本文研究了一种新型的连续纤维自增强复合材料（CFRP）3D打印技术，并针对打印后的材料进行了回收性能研究。实验结果表明，该CFRP材料在3D打印中能够稳定地形成连续纤维增强结构，具有较高的力学性能，并且在热循环条件下回收性能良好，可以实现高效回收再利用。本研究为SRCs领域的发展和应用提供了新的思路和可能性。